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1/1241第6章先进制造模式本章要点制造模式的概念计算机集成制造并行工程成组技术精益生产敏捷制造2/1242第6章先进制造模式AdvancedManufacturingModel6.1先进制造模式的概念ConceptofAdvancedManufacturingModel课程“先进制造技术”3/1243制造模式的含义模式是某种实物的标准形式或世人可以照着做的标准样式。制造模式(ManufacturingMode)是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统.现代制造过程虽然比较复杂，但它必须按照一定的规律运行，确定制造过程运行规律的就是制造模式。制造模式与管理的区别是：制造模式是制造系统某些特性的集中体现，也是制造企业所有管理方法与工程技术融合的结晶。管理是一门学科，也是企业界的一项职能。制造模式是表征制造企业管理方式和技术形态的一种状态，而管理是面向一切组织的一种过程。6.1.1制造模式的概念4/1244制造模式的演化制造模式的演化与特性更新制造模式主要是为了改善制造系统的柔性和生产率这两个特性。制造模式的发展过程6.1.1制造模式的概念5/1245定义先进制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)是应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态与运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人一组织一技术相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。AMM与AMT应是制造系统中两个不同的概念。AMT是实现AMM的基础。AMT强调功能的发挥，形成了技术群；AMM强调制造哲理的体现，偏重于管理，强调环境、战略的协同。6.1.2先进制造模式的定义和类型6/1246类型柔性生产模式（多品种，少批量生产，现在广泛采用数控机床。研究制造过程）计算机集成制造—CIM（研究信息集成）智能制造模式应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。精益生产模式敏捷制造模式虚拟制造生产模式极端制造模式极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。绿色制造模式快速重组制造模式（功能模块标准化，即划分为标准的功能小制造系统模块）6.1.2先进制造模式的定义和类型先进制造模式的特点7/1247以获取生产有效性为首要目标。AMM的共同目标是：快速响应不可预测的市场变化，以满足企业的生产有效性。以制造资源快速有效集成为基本原则。AMM的共同方法是：在更大的空间范围与更深的层次上快速有效地集成资源，通过增强制造系统的一致性和灵活性来提高企业的应变能力。AMM的经济性在于制造资源快速有效地集成。以人—组织一技术相互结合为实施途径。如何建立AMM？AMM的共同思想是：以人为中心，以人一组织一技术相互结合为实施途径，以保证生产的有效性。人、组织和技术是制造的三大必备资源。人是制造活动的主体：组织反映制造活动中人与人的相互关系；技术则是实现制造的基本手段。6.1.3先进制造模式的特点8/12486.1.3先进制造模式的特点表6-1传统制造模式和先进制造模式的比较计算机集成制造9/124•面向２１世纪的制造模式•（１）面向顾客，及时了解顾客需求和市场走向。•（２）企业须兼顾顾客需要与企业生产能力，并采取以质量取胜的方针。•（３）企业要推行有效的精良生产。•（４）掌握信息，并对市场作出快速、灵活响应的能力。•（５）将所有资源合理集成。6.1.3先进制造模式的特点10/12410第6章先进制造模式AdvancedManufacturingModel6.2计算机集成制造ComputerIntegratedManufacturing课程“先进制造技术”11/124116.2.1概述CIM提出CIM一词首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其两个基本观点：CIM概念提出后，未被立即接受，因条件不成熟。直至20世纪80年代初，各项单元技术（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS…）得到充分发展，并形成一个个自动化“孤岛”。在这种形势下，为取得更大的经济效果，需要将这些“孤岛”集成起来，CIM概念受到重视并被实施。2）整个生产过程可以视为一个数据采集、传递和加工处理的过程，最终产品可视为数据的物化表现。1）企业生产活动的各个环节，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个统一的不可分割的整体。12/1241220世纪80年代中、后期，CIM逐渐开始实施，并显示出明显的效益——提高企业的生产率和市场竞争能力。以往，竞争力主要取决于生产率，现今更重要的是对市场的响应能力。信息时代的到来,使世界正在“变小”。世界大市场的发展，使竞争更加激烈，这一方面极大地促进了社会的发展，另一方面也给企业造成了严酷的“生存环境”。企业为求得生存和发展，必须在TQCSE五要素上下工夫。T（Time）——时间，加速新产品研制周期，缩短交货期Q（Quality）——质量C（Cost）——成本S（Service）——服务E（Environment）——环保为实现这一目标，CIM是一种强有力的形式。6.2.1概述13/12413CIM定义CIM是将人及其经营知识和能力与信息技术和制造技术综合应用，以提高制造型企业的生产率和响应能力。企业所有人员、功能、信息、组织管理等方面都是集成起来的整体的各个部分。欧共体CIM-OSA（开放体系结构）课题委员会：◆CIM是一种哲理、思想、方法；◆CIMS是CIM哲理的具体体现；◆CIMS是一个计算机控制的闭环反馈系统，其输入是产品的需求和概念，输出的是合格的产品。CIM与CIMS6.2.1概述14/12414讨论◆整体优化是CIM的目标（相对于自动化孤岛）。◆CIM的核心是集成，而集成的本质是信息集成。◆3M（人、机器、管理）集成，其中人是核心。普渡大学T.J.Willian教授提出CIMS参考模型的两个概念：★Automability（可自动化性）——指生产活动中可用数学形式或计算机程序描述的部分，生产活动中的这一部分内容可用计算机来进行处理。★Innovation（创新）——生产活动中无法用数学形式或计算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。他认为工业革命使人变成了机器的奴隶，新技术革命则要“恢复人格”（Humanlization）。6.2.1概述15/12415◆SME的“制造企业轮图”（下图）也强调以人为本。图CASA/SME的“制造企业轮图”（第三版1993）资源责任顾客组织共享知识系统制造资源6.2.1概述制造工程协会16/12416◆CIM往往和人们经常提到的“三无工厂”（无图纸、无库存、无人化),“3J”（Justintime，Justincase，Justinsupply）等概念相联系。◆搞CIM是非常复杂的事情，是一项高投入、高风险项目，必须审慎行事（20世纪80年代只有少数公司获得成功）。无图纸生产实例—波音777客机◆CIMS的实现程度受企业经营环境的制约，与企业的技术水平、投资能力、经营战略等相联系，决定了CIMS是一个多层次、多模式、动态发展、逐渐向理想状态趋近的系统。◆限定“制造型企业”。6.2.1概述CIMS的内涵1717CIMS的内涵CIMS的实质就是借助于计算机的硬件、软件技术，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流、物流有机地集成并优化运行，以改进企业产品(P)开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”CIMS已经改变为“现代集成制造（ContemporaryIntegratedManufacturing）与现代集成制造系统（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem）”。它已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。6.2.2计算机集成制造系统1818NetworkDB市场信息生产过程信息技术信息原材料，能源产品MIS，BM，PMMM，LM，FM…EISCADCAECAPPNCPCATD∶QISCAICATCAQCCMM∶MASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,AA…图6-28CIMS功能模型CIMS的功能模型指以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS功能模型通常由5个分系统组成（图6-28）。6.2.2计算机集成制造系统19管理信息系统•管理信息系统——ManagementInformationSystem）系统，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统.•一个完整的MIS应包括：辅助决策系统（DSS）、工业控制系统（IPC）、办公自动化系统（OA）以及数据库、模型库、方法库、知识库和与上级机关及外界交换信息的接口。其中，特别是办公自动化系统（OA）、与上级机关及外界交换信息等都离不开Intranet（企业内部网）的应用。可以这样说，现代企业MIS不能没有Intranet，但Intranet的建立又必须依赖于MIS的体系结构和软硬件环境。•传统的MIS系统的核心是CS（Client/Server——客户端/服务器）架构，而基于Internet的MIS系统的核心是BS（Browser/Server——浏览器/服务器）架构。BS架构比起CS架构有着很大的优越性，传统的MIS系统依赖于专门的操作环境，这意味着操作者的活动空间受到极大限制；而BS架构则不需要专门的操作环境，在任何地方，只要能上网，就能够操作MIS系统，这其中的优劣差别是不言而喻的。6.2.2计算机集成制造系统20•QIS系统，就是质量管理信息系统。它基于Web平台，采用J2EE架构(Java平台有三个版本：适用于小型设备和智能卡的J2ME、适用于桌面系统的J2SE和适用于企业级应用的J2EE)设计的企业质量管理信息化解决方案。•系统注重对过程的实时控制和问题的预防，提供主动式问题处理与改善追踪的系统平台，以实现持续改善。同时，它也是一个企业的集成化质量信息管理平台。他的客户价值在于通过监控和分析整个产品周期从研发、采购、制造、质保、销售及客户服务等过程的质量信息，为企业提供专业的数据采集平台，建立企业产品质量数据中心，帮助企业加强质量问题的监督管理，切实提升产品质量，并借此建立质量工程和管理体系，实现质量人员从“救火”到“预防”的角色转变，从而增强企业核心竞争力。6.2.2计算机集成制造系统2121CIMS的系统构成如图6-2所示是CIMS技术集成关系图，它表明了CIMS主要是通过计算机信息技术模块把工程设计、经营管理和加工制造三大自动化子系统集成起来。6.2.2计算机集成制造系统图6-2CIMS技术集成关系图2222CIMS的组成6.2.2计算机集成制造系统23/124236.2.3CIMS的发展CIMS发展简况（国外）欧共体——1984年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研究战略计划），在130个合作项目中，关于CIM项目占28项日本——CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发“筑波综合实验工厂”，相当于CIMS实验基地。美国——不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统（见图1-29）新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等——也在积极跟踪和发展CIM技术。2424主控制室辅助控制室运输小车入口出口货架车削MC立式MC卧式MC清洗机CMM图1-29AMRF